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Verschlußpfropfen oder Verschlußscheiben enthaltende Stopfen zur Sicherung
gegen Überdruck Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für Kessel
und andere, ein Fluidum unter Druck enthaltende, geschlossene Behälter.
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Bei Dampfkesseln verwendet man Sicherheitsvorrichtungen, die von Schmelzkörpern
gebildet werden, welche im Falle einer übermüßigen Temperaturerhöhung schmelzen.
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Die bekannte Vorrichtung kann aber niemals arbeiten, wenn ein übermäßiger
Druck auftritt, obwohl das Auftreten eines übermäßigen Druckes gefährlich ist. Man
kennt andererseits auch Verschlußvorrichtungen, die durch Membranen gebildet werden,
die bei einem übermäßigen Druck zerstört oder abgehoben werden. Derartige Verschlußeinrichtungen
arbeiten aber nur in Abhängigkeit von dem Druck.
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Von den bekannten Sicherheitsvorrichtungen unterscheidet sich eine
Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung dadurch, daß sie sowohl bei einer unzulässigen
Erhöhung der Temperatur wie bei einer unzulässigen Erhöhung des Druckes arbeitet,
und daß sie (eine oder mehrere) Verschlußpfropfen oder Verschlußscheiben hat, deren
Bruchbelastung unter den normalen Betriebsbedingungen des Kessels dem Eichdruck
entspricht, und deren Kriechgrenze dem höchsten Betriebsdruck des Kessels entspricht.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. r einen einfachen Stopfen entsprechend
der Erfindung, Fig.2 im senkrechten Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform der
Sicherheitsvorrichtung, Fig. 3 eine Aufsicht auf Fig. 2, Fig. q. sinnbildlich die
Vereinigung einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung mit einer Warn- oder Rufvorrichtung
und mit einer Auslaßleitung.
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In der Fig. r ist mit z der Körper des Stopfens bezeichnet. Der Stopfen
- ist mit einem Außengewinde. versehen, um in einem mit Innengewinde versehenen
Loch befestigt zu werden, das in der Wand des Behälters für das Druckfluidum oder
in einem Teil vorgesehen ist, der mit dem Behälter in Verbindung steht, derart,
daß der in dem Behälter herrschende Druck gegen die Flächen 2 des Körpers z wirkt.
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Das äußere Gewinde des Körpers r kann in bekannter Weise kegelförmig
.sein, um bequem die Dichtheit des Sitzes des Stopfens
zu gewährleisten.
Aber diese Dichtheit kann auch durch irgendein anderes Mittel gewährleistet werden.
Die Befestigung des Stopfenkörpers kann auch durch irgendeine andere Einrichtung
als ein Gewinde erfolgen, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen
wird.
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Der Körper des Stopfens hat ein Loch 3, das durch die Verschlußscheibe
4 verschlossen ist, die durch eine mit einem dem Loch 3 des Stopfenkörpers entsprechenden
Loch 6 versehene Schraube 5 festgelegt ist. Die Verschlußscheibe 4 kann aus irgendeinem
Baustoff, z. B. aus einem Metallblech, von bekannter Eigenschaft und Widerstandsfähigkeit
hergestellt sein. Ihre Dicke ist in bekannter Weise so bemessen, daß in dem Fall,
in dein der Druck in dem Behälter die ge-Zvünschte Grenze überschreitet, der mittlere
Teil der Verschlußscheibe entsprechend den Löchern 3 und 6 nachgibt, sei es durch
Biegung, sei es durch Abscherung, und dem unter Druck stehenden Fluidum einen Durchlaß
freigibt, durch den es nach außen entweichen kann.
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Der Durchmesser der Löcher 3 und 6 und die Anzahl der an demselben
Behälter vorgesehenen Stopfen werden selbstverständlich so bemessen, daß dein Fluidum
eine genügend große Gesamtdurchlaßöffnung geboten wird, damit von dem Inwirksamkeittreten
der Stopfen an der Drück nicht mehr steigen kann, sondern im Gegenteil zwangsweise
in dem Behälter abnimmt.
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Es ist selbstverständlich, daß ein und derselbe Stopfen zum gleichen
Zweck mit mehreren Durchbohrungen versehen werden kann, die durch eine gemeinsame
Verschlußscheibe oder durch einzelne Verschlußscheiben verschlossen sind.
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Die Berührungsflächen der Verschlußscheibe 4. des Körpers i und der
Schraube 5 sind derart ausgeführt, daß die Dichtheit des Stöpsels gewährleistet
wird. Diese Dichtheit kann entweder dadurch erzielt werden, daß Metall gegen Metall
angepreßt wird oder daß Dichtungsmittel dazwischengelegt werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.2 ist der Körper i mittels eines
oder mehrerer Löcher 3 durchbohrt, die durch Verschlußpfropfen 4 verschlossen sind,
die aus einem Baustoff hergestellt sind, dessen Bruchfertigkeit dem höchsten zulässigen
Druck entspricht.
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Jeder Verschlußpfropfen 4 wird in seiner Aufnahmeöffnung 3 entweder
durch ein Gewinde5a oder durch Hohlkehlen oder Nuten6a festgehalten, in die er mittels
Stauchens hineingedrückt ist, oder durch die Vereinigung dieser beiden Einrichtungen
oder schließlich durch irgendwelche anderen gleichartigen Einrichtungen. Die gesamte
Ausbildung ist so bemessen, daß, wenn der Druck größer als der Betriebsdruck wird,
der Verschlußstöpsei aus seiner Aufnahmebohrung durch diesen Druck herausgetrieben
wird und so dem Fluidum unter Druck einen Durchlaß nach außen freigibt.
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Die Abmessungen und die Anzahl der Verschlußpfropfen ein und desselben
Stopfens sowie die Anzahl der an dem zu schützenden Apparat angebrachten Stopfen
werden selbstverständlich so bemessen, daß sie dem Fluidum unter Druck einen Gesamtdurchlaß
bieten, der genügt, um alle Unfälle zu vermeiden. Es ist leicht zu ersehen, daß
dieser Durchlaß für das Fjuidum sich selbsttätig und sicher öffnen wird, wenn der
höchste Druck überschritten wird.
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Die soeben beschriebenen Einrichtungen können entweder mit einer Einrichtung
zur Fortleitung des entweichenden Fluidums unter Druck oder mit einer Warn- oder
Alarmvorrichtung oder mit beiden Vorrichtungen zusammen vereinigt werden.
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In diesem Falle wird man in den Zubehörvorrichtungen die Beobachtungs-
und Zutrittseinrichtungen vorsehen, die ermöglichen, sich gleichzeitig darüber Gewißheit
zu verschaffen, daß die Vorrichtung an Ort und Stelle und in gutem Betriebszustande
ist, und die einen Ersatz während des Betriebes der Apparate ermöglichen.
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Fig.4 zeigt schematisch die Vereinigung einer solchen Vorrichtung
7 mit einer Alarmpfeife 8 und einer Auslaßleitung 9.
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Als Baustoff zur Herstellung der Verschlüsse kann man z. B. eine Legierung
von Blei und Zinn verwenden, die nötigenfalls einen ge-,vissen Prozentsatz Antimon
enthält; indem man die Zusammensetzung der Legierung ändert, kann man ihre mechanischen
Eigenschaften einstellen, und es ist möglich, als Funktion des Querschnittes der
Aufnahmebohrung die Höhe des Gewindes oder der Nuten oder diese beiden vereinigten
Einrichtungen zu berechnen, die ermöglicht, einen bestimmten Druckwiderstand des
Verschlußpfropfens in seiner Aufnahmebohrung zu erhalten.
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Insbesondere kann der Sicherheitsapparat an der Anlage oder zu schützenden
Vorrichtung durch irgendein anderes Mittel als ein Gewinde befestigt werden.
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Die Erfindung beruht auf der wohlgekannten Tatsache, daß die Metalle,
die bei ihre Elastizitätsgrenze in einem gewissen Maß überschreitenden Beanspruchungen
der Erscheinung des Kriechens unterworfen sind, welches bis zum Bruch der metallischen
Stücke fortschreitet, selbst wenn die Beanspruchung,
der die Stücke
unterworfen sind, nicht mehr wächst. Die Kriechgrenze steht in bekannter Weise in
Beziehung zu der Temperatur und zu dem Druck, denen das Metall unterworfen ist.
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Man kann also für den Verschluß oder die Verschlüsse, die auf der
Wand des das Druckfluidum enthaltenden Behälters oder auf einem Zubehörteil angeordnet
sind, das mit dein Behälter in Verbindung steht und in dem derselbe Druck herrscht,
ein Metall oder eine geeignete Legierung verwenden und dein Verschluß solche Abmessungen
geben, daß bei den Temperaturen, denen der Verschluß auf dem zu schützenden Apparat
ausgesetzt ist, seine Kriechgrenze nur von einem bestimmten DruckP an erreicht wird,
der höher ist als der normale Betriebsdruck in den gewählten Grenzen, und daß die
Bruch-Belastung nur bei einem anderen, ebenfalls bestimmten Druck P' erreicht wird,
der höher als 1' ist und etwas unterhalb oder gleich <lein höchsten zulässigen
Druck des Apparates ist.
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Es ist ersichtlich, daß ein mit dem be= schriebenen Verschluß ausgerüsteter
Behälter jede Sicherheit aufweist, da er Sicherheit dafür bietet, daß der Verschluß
sich unter einem Druck, der dem höchsten zulässigen Druck entspricht, öffnen wird.
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Ein derartiger Behälter wird außerdem eine sehr große Sicherheit unter
dem Gesichtspunkt des Gebrauchers bieten, da wegen der Erscheinung des Kriechens
der Verschluß arbeiten und sich bei einem Druck, der bei normaler Betriebstemperatur
den normalen Betriebsdruck überschreitet, öffnen wird.
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Es ist selbstverständlich, daß, wie dies oben beschrieben ist, der
Verschluß mit Alarmvorrichtungen vereinigt werden kann, die unter der Wirkung des
entweichenden Druckfluidums arbeiten, ferner mit geeigneten Entleerungsleitungen,
wobei diese Einrichtungen im übrigen in bekannter Weise derart ausgebildet sein
können, daß sie während der ganzen Zeit gestatten, sich zu vergewissern, daß der
Verschluß an seinem Platz und in gutem Zustande ist.